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基于GIS的智能小区系统的设计与实现

作　者: 赵空
导　师: 孙吉贵
学　校: 吉林大学
专　业: 软件工程
关键词: 智能小区二维电子三维GIS 三维电子地图设计与实现三维虚拟场景地理信息二维GIS 三维空间分析三维可视化技术
分类号: TU855
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

随着我国经济的迅速发展，人民生活水平日益提高，人们居住条件越来越好并且提出了更高的要求，在国际化，信息化，环保化，安全化和舒适化等方面都有了长足的进步。GIS是一种融合计算机图形学和数据库管理于一体，储存和处理空间信息的技术，它把地理空间位置和相关属性信息有机地结合在一起，根据实际需要图文并茂地输出给用户，并借助其独有的空间分析功能和可视化表达方式，提供各种辅助决策功能，将GIS技术应用于智能小区管理是社会发展的必然趋势。传统的二维地图，作为常规性的测绘产品，是一种有效的地理空间信息载体，在人们认识地理环境，获取并分析应用地理信息中发挥了重要作用，是地理信息的重要表现形式。二维电子地图以其宏观性、整体性、简洁性等优点，至今仍然是人们认识空间信息不可替代的重要工具。我们生活在一个真三维的现实世界里，而二维电子地图只对处于三维空间中的各种地理对象全部进行向二维平面投影的简化处理，导致第三维方向（即垂直方向）上的几何位置信息、空间拓扑信息和部分语义信息的损失，不能完整地反映客观世界。因此，二维电子地图所表达的地理信息是凝固的、平面的。所以二维地图具有以下三个明显的特点：空间信息平面化、地理信息符号化、地图表现手段的静止化。总体来说，与二维GIS相比，三维GIS对客观世界的表达能给人以更真实的感受，它以立体造型技术给用户展现地理空间现象，不仅能够表达空间对象间的平面关系，而且能描述和表达它们之间的垂向关系；另外对空间对象进行三维空间分析和操作也是三维GIS特有的功能。而与CAD及各种科学计算可视化软件相比，它具有独特的管理复杂空间对象能力及空间分析的能力。三维空间数据库是三维GIS的核心，<WP=110>三维空间分析则是其独有的能力。与功能增强相对应的是，三维GIS的理论研究和系统建设工作比二维GIS也更加复杂。三维GIS 现在正面临着有利的发展时机,这表现在如下几个方面：二维 GIS领域已经具备比较成熟的理论和技术,例如在数据获取、处理、管理、输出，数据模型与数据结构等方面有很多较为成熟的理论和方法。在实践上已有几十年的发展经验，被广泛应用于各个部门和领域。这是众所周知的。二维GIS方面的很多理论、技术和经验都能为三维GIS借鉴。三维可视化技术在生物、医学、地质、大气等领域已有很多成功的应用。三维GIS与二维GIS的一个重要不同之处在于它有一个三维对象的视觉表现问题，这也是它的一个基本要求，现在成熟的科学计算可视化技术已经为这一要求打下了较为坚实的理论技术基础。三维GIS工作者要做的是对各种地学对象的本质特征进行分析，找出它们与其它领域对象的不同点，进行合适的概念建模和几何建模，利用相应的三维可视化技术对之进行视觉表现。在数据存储工具方面，关系数据库已有较成熟的理论技术和广泛的应用，为支持空间数据管理的扩展关系数据库系统和面向对象的空间数据库系统已经研制出来并已商业化，目前还在进一步完善。例如，现在的流行关系数据库系统基本上都支持空间数据的存储，支持变长记录，因此它们也都是扩展的关系数据库系统。根据已有的知识和经验，当前三维GIS发展需要解决如下关键问题：三维数据实时廉价获取，大数据量的存储与快速处理，完整的三维空间数据模型与数据结构，三维空间分析方法的开发。当前研究和开发基于三维虚拟场景的三维电子地图的思路可归纳为三种：由于三维电子地图首先要将地理数据变为可见的地理信息，因此人们一方面从三维可视化领域向三维电子地图系统扩展，这一点同早期的二维电子地图来源于计算机制图管理一样，是从可视化角度出发的。另一方面，GIS 需要存储和管理大量的空间信息和属性信息，因此另一部分研究人员从数据库的角度出发向三维电子地图发展，从<WP=111>商用数据库向非标准应用领域扩展，将三维空间信息的管理融入RDBMS 中，或是从底层开发全新的面向空间的OODBMS。一个新的发展方向是将三维可视化与三维空间对象管理集成起来形成一个完整系统。也有一部分学者从三维数据结构和地理信息系统的空间分析的角度进行研究，试图解决三维海量数据的漫游问题和三维空间分析功能。本文在研究了国内外地理信息系统软件的应用与发展，地图可视化，三维可视化的基础上，基于小区的物业管理的需求，采用GIS的工具软件MapInfo和可视化工具Delphi和MapX组件进行集成化开发，使用ADO组件连接SQL SERVER数据库，使智能小区系统具有强大的数据库管理功能，达到节省资源、提高工作效率的目的。提出了基于二维电子地图和三维虚拟场景的互响应机制，充分发挥了两者的优势，有机地结合了二维电子地图的宏观性、整体性、简洁性和三维虚拟场景的局部性、现实性和直观性的优点，同时又克服了二维电子地图的抽象多义性和三维虚拟场景漫游的方向迷失感。该集成系统将在小区的智能规划与管理，房地产业的发展，城市规划和建设方面有较高的实用价值；对城市交通，城市仿真领域，大型工程浏览，军事指挥，测绘部门有一定的实用价值。本系统的推广应用将会使得信息共享效果增强，数据采集和处理的自动化水平提高，小区的智

全文目录

内容提要  6-7
第一章引言  7-11
  1.1 数字城市的基本概念  8-9
    1.1.1 定位  8
    1.1.2 基础  8-9
    1.1.3 层次  9
  1.2 现状分析  9-10
  1.3 本文研究的意义及主要内容  10-11
第二章 GIS综述  11-33
  2.1 GIS  11-16
    2.1.1 地理信息系统概念及国内外常用的地理信息系统软件  11-12
    2.1.2 地理信息系统在国内外研究应用  12-16
  2.2 二维GIS与三维GIS  16-24
    2.2.1 三维GIS发展评述  17-20
    2.2.2 三维GIS的定义、特点及功能  20-24
  2.3 三维GIS发展面临的有利因素与困难  24-26
    2.3.1 三维GIS当前面临的有利因素  24
    2.3.2 三维GIS当前面临的困难  24-26
  2.4 当前三维GIS研发的几个注意点  26-27
  2.5 GIS开发方式选择  27-30
    2.5.1 应用型GIS开发的三种实现方式  28-29
    2.5.2 三种实现方式的分析与比较  29-30
  2.6 三维虚拟场景和互响应的研究状况  30-33
    2.6.1 三维虚拟场景的研究现状  30-31
    2.6.2 二维电子地图和三维虚拟场景互响应的研究现状  31-33
第三章软件开发工具  33-58
  3.1 组件式GIS与MapX  33-40
    3.1.1 组件技术  33-35
    3.1.2 组件技术与GIS的发展  35-40
  3.2 MapInfo相关技术  40-54
    3.2.1 MapInfo公司及其产品  40-46
    3.2.2 MapX简介  46-53
    3.2.3 MapX的实用应用程序  53-54
  3.3 Ado  54-55
  3.4 delphi  55
  3.5 Multigen Creator  55-58
第四章系统功能  58-92
  4.1 需求分析  58-60
  4.2 系统的体系结构:  60-61
  4.3 系统的软件实现:  61-62
  4.4 功能:  62-64
    4.4.1 地图操作  62-63
    4.4.2 空间数据与属性数据的双向查询  63-64
  4.5 系统设计  64-78
    4.5.1 地图的获取  64-67
    4.5.2 地图数据与属性数据的关联  67
    4.5.3 MapX支持的外部数据  67
    4.5.4 专题图的生成  67-73
    4.5.5 二维电子地图和三维虚拟场景的互响应  73-75
    4.5.6 互响应的实现方法  75-78
  4.6 数据库设计原则  78-82
    4.6.1 关联属性数据的方法  78-80
    4.6.2 DataSets.Add方法详解  80-82
  4.7 三维模型数据库  82-86
    4.7.1 三维虚拟场景的数据获取  82-83
    4.7.2 三维模型数据库的建立  83-86
  4.8 三维虚拟场景的数据结构  86-87
  4.9 三维虚拟场景的可视化  87-92
    4.9.1 LOD、Billboard、Instance 技术  88-90
    4.9.2 特殊效果的生成  90-92
第五章开发实例  92-98
  5.1 系统的功能介绍  92-94
  5.2 部分三维空间分析  94-96
  5.3 三维虚拟场景的属性信息与多媒体信息的集成  96-98
第六章总结  98-100
  6.1 总结  98
  6.2 展望  98-100
致谢  100-101
参考文献  101-109
摘要  109-112
Abstract  112-116

基于GIS的智能小区系统的设计与实现

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